学科组长：龙丽娟 研究员

　　本组概况

　　学科组长期从事南海海洋生物资源挖掘、功能利用与生态工程应用研究工作。围绕热带海洋生物多样性认知、功能挖掘和可持续利用，发展基于生态系统结构与功能完整性的生态保护、修复理论技术体系与应用示范，促进热带海洋生态系统保护和生物资源绿色利用的工程化。在海洋微型生物（微藻和微生物）种质资源库构建、功能发掘与利用，海洋生物功能物质利用新技术，珊瑚礁藻类资源与生态工程应用方面取得一系列重要创新成果。

　　主持项目情况，含国家重点研发计划2项

　　研究方向

　　（1）海藻资源与生态工程应用：研究珊瑚礁等典型生态系统大型海藻、微藻等藻类多样性、生态分布、环境适应性及其高值化应用，研发海藻人工繁育技术及其在生态修复中的应用技术，促进海洋生态环境的修复；

　　（2）海洋微生物生态与资源利用：关注南海水体、珊瑚礁等典型生态系统中细菌、病毒等微生物的多样性、生态分布与遗传进化规律，阐释微生物维持海洋生态系统结构与物质能量循环的规律原理，开发典型有机污染物修复微生物制剂、微塑料降解微生物资源筛选及应用研究等，推进微生物维系海洋生态环境安全的机理认知与应用。

　　科研进展

　　（1）阐明了氧苯酮对虫黄藻的影响机制

　　氧苯酮对虫黄藻的影响存在种间差异。50μgL^-1氧苯酮显著降低了虫黄藻Cladocopium goreaui 细胞密度；当氧苯酮浓度达到0.5 mg L^-1和5 mg L^-1时，细胞分裂被抑制，叶绿素a含量趋于零。与C. goreaui 相比，Effrenium voratum对氧苯酮有更高的耐受性。50 μg L^-1组细胞密度与对照组相比无显著性差异，但高剂量氧苯酮会导致细胞密度显著下降（图1）。此外，氧苯酮会对虫黄藻共附生细菌群落组成和多样性产生一定的影响。KEGG 通路分析显示，高浓度氧苯酮影响C. goreaui 能量代谢，抑制辅助因子和维生素代谢，改变E. voratum糖代谢、膜输送和氨基酸代谢，进而影响到虫黄藻生长。

 

图1 氧苯酮对虫黄藻影响

　　（2）阐明海洋细菌转运降解几丁质关键蛋白的结构与作用机制

　　高效识别转运几丁寡糖是异养菌利用几丁质的关键步骤。我们采用结构生物学和生物化学方法研究了一种新型海洋细菌几丁质结合SusD-like蛋白AqSusD的底物识别和获取机制。我们解析了AqSusD 蛋白的晶体结构及其与几丁寡糖的复合物，研究结果表明一些关键残基（Gln67、Phe87和Asp276）发生了显著的构象变化，形成了更紧密的底物结合口袋与配体结合。我们还确定了关键氨基酸残基的功能，发现 AqSusD 与配体之间的π-π堆积和氢键在该蛋白识别几丁寡糖结合过程中发挥了重要作用。基于上述发现，我们提出了一个膜结合胞外蛋白AqSusD与膜蛋白AqSusC合作识别、捕获和运输几丁寡糖的机制模型（图2）。我们的研究加深了对海洋细菌"自私 "利用几丁质在分子层面的理解（Yang et al. FEBS J. 2023）。此外，我们还解析了具有耐压适冷特性的深海细菌GH18家族胞外几丁质酶Chi641的蛋白晶体结构（PDB ID: 8XBD）。

 

图2 海洋细识别、降解、转运几丁质的分子机制模型

　　（3）长心卡帕藻（Kappaphycus alvarezii）应对海洋环境变化的适应性研究

　　长心卡帕藻是一种大型经济海藻，主要栽培于我国海南地区，因其富含κ-卡拉胶而广泛应用于工业和食品等领域，具有重要的经济价值。研究发现，海洋酸化背景下，长心卡帕藻的适宜温度范围在26 ℃-29 ℃，藻体的生化组分受到高温（32 ℃）的负面影响（海洋科学，2023）。海水酸化与高光照促进了长心卡帕藻的碳积累，但会对氮积累产生负面影响，因此，从提高糖类物质的产量视角，适度提升光照以及海洋酸化具有一定的正面影响（Plant Physiology and Biochemistry，2024）（图3）。同时，NO3^－-N浓度加富均有利于藻体的光合作用与生化组分合成（主要是氮相关组分，如可溶性蛋白、总氮等）（Marine Environmental Research，2024）。

 

图3. 海洋酸化与光照强度对长心卡帕藻可溶性碳水化合物（SC）和可溶性蛋白的影响（SP）